4.4 點擊新材料[粵滬版八年物理上]

【三維教學目標】

1、初步了解半導體、超導體和納米材料的一些特點。

2、經歷上網、進圖書館、作社會調查收集資料的過程，學習查文獻資料和社會調查研究問題的方法，感悟新材料的發(fā)展對人類生活和社會發(fā)展帶來的影響。

3、培養(yǎng)學生對今天人類在高科技領域內的成就的興趣，激發(fā)他們?yōu)槿祟惪茖W事業(yè)獻身的精神。

【教材分析】

本節(jié)主要包括四部分：納米材料，超導材料，形狀記憶合金，隱性材料。教學過程中主要通過閱讀、交流、討論、提問的活動方式進行，課前可讓學生通過上圖書館、上網查詢等方式，獲得與教科書上“點擊”的不同的新材料及其應用帶到課堂上交流。教師也要準備一些新的內容，參與學生交流討論。本節(jié)課留給教師和學生發(fā)揮的空間很大。本節(jié)課還要求討論新材料的應用，在改變人類今天生活方式、提高生活質量方面有哪些作用，要能做到舉例說明。

【教學重點、難點】

重點是了解這幾種新材料的特性及其應用；難點是作為農村學生，由于條件的限制，在自己查詢這幾種新材料有關知識方面比較困難。

【教學方法】閱讀、交流、討論、提問等。

【教學過程】

一、引入新課

各種新材料層出不窮，它們越來越多地進入我們的學習、工作和生活的方方面面，并正在改變我們的生活方式，提高我們的生活質量，促進社會的進步和發(fā)展。下面，我們點擊幾種新材料，初步認識它們。

板書：4.4　　點擊新材料

二、新課教學

板書：1、納米材料

指導學生閱讀課文，了解納米材料的特點及其應用。

一、納米技術的基本概念

就象毫米、微米一樣，納米是一個尺度概念，是一米的十億分之一，并沒有物理內涵。當物質到納米尺度以后，大約是在1—100納米這個范圍空間，物質的性能就會發(fā)生突變，出現特殊性能。這種既具不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質的特殊性能構成的材料，即為納米材料。如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個中間領域，而這個領域實際上大量存在于自然界，只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。第一個真正認識到它的性能并引用納米概念的是日本科學家，他們在20世紀70年代用蒸發(fā)法做了超微離子，并通過研究它的性能發(fā)現：一個導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質，表現出既不導電、也不導熱。磁性材料也是如此，象鐵鈷合金，把它做成大約20—30納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期，人們就正式把這類材料命名為納米材料。

　　納米技術是一種在納米尺度空間內的生產方式和工作方式，并在納米空間認識自然、創(chuàng)造一種新的技能。比如進入血管的機器人很小，將來它要工作的工具就必須是納米材料。最近，科學家已經發(fā)明了納米鏟子、納米勺子，血管機器人可以在血管里用這些工具來進行操作，這就是納米工具，絕不象現在工具這樣。

　　納米技術的內涵非常廣泛，它包括納米材料的制造技術，納米材料向各個領域應用的技術(含高科技領域)，在納米空間構筑一個器件實現對原子、分子的翻切、操作以及在納米微區(qū)內對物質傳輸和能量傳輸新規(guī)律的認識等等。但是，我們不要把納米技術僅僅看作是納米材料，也不能把納米材料僅僅理解為是納米粉體。納米粉體僅僅是納米材料的一個內涵，實際上納米絲、納米管、納米線、納米電纜、納米薄膜、三維納米塊體、復合材料等等都是納米材料，范圍相當廣。另外，納米材料不單純是固態(tài)的，也有液態(tài)，例如納米水，用高頻超聲處理，使水分子結成小汽團。

板書：2、超導材料

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指導學生閱讀課文，了解超導材料的特點及其應用。

物質在超低溫下失去電阻的性質稱為超導電，具有這種性質的物質稱為超導體，超導體在電阻消失以前的狀態(tài)稱為常導狀態(tài)，電阻消失以后的狀態(tài)稱為超導狀態(tài)。

　　早在1911年，荷蘭科學家昂尼斯用液氮冷卻水銀，當溫度降到零下269攝氏度左右時，發(fā)現水銀的電阻空氣完全消失，這種現象稱為“超導”現象，所有具有這種零電阻的材料稱為超導體。

　　超導體具有兩大宏觀特征，即零電阻和完全抗磁性。零電阻是指可以輸送大電流不發(fā)熱，幾乎不損耗能量；完全抗磁性是指即當超導體處于超導狀態(tài)時，超導體內部磁場為零，對磁場完全排斥，但當外部磁場大于臨界值時，超導性被破壞。

　　我們把具有這種特性的物體稱為超導體，把電阻突然降為零時的溫度稱為超導轉變溫度。如果把電流、磁場、壓力等參數維持在很小的值，在這一條件下的轉變溫度稱為超導臨界轉變溫度，用Tc表示。

超導材料的特點：

　　(1)當溫度低于Tc時，直流電阻為零；

　　(2)當溫度低于Tc時，材料具有完全反磁性；

　　(3)當溫度低于Tc時，材料具有量子效應。 因此，如何提高T，成為超導材料能否在工業(yè)中得到應用的技術關鍵。

　　（如果把電流、磁場、壓力等參數維持在很小的值，在這一條件下的轉變溫度稱為超導臨界轉

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